(57)【要約】【課題】  回路基板の反りを防止でき、生産性も向上できる半導体用パッケージを提供する。【解決手段】  半導体用パッケージ１は、開口部３ａを有する樹脂回路基板３Ａと、半導体搭載基板３Ｂと、基板３Ａ、３Ｂを接合する電極接合部３Ｃと、半導体チップ２を気密封止する封止枠４及び上面封止板５とを有する。半導体搭載基板３Ｂは、半導体チップ２と同等以上のヤング率（２３０×１０９（Ｎ／ｍ２）以上）を有し、半導体チップ２に近い値の熱膨張係数（３×１０−６〜７．５×１０−６（／℃））を有する。半導体搭載基板３Ｂは変形しにくく、半導体チップ２と半導体搭載基板３Ｂとの接合面の熱応力は小さいので、樹脂回路基板３Ａの反りが抑制される。半導体用パッケージ１の製造には、樹脂回路基板３Ａの複数の個片が一体的に形成された集合基板３を用いた生産性の高い方法を適用する。【選択図】      図１
2006245090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂を含有する材料からなる樹脂回路基板により少なくとも一部分が形成され、半導体チップが搭載される回路基板と、
前記回路基板に接合され、前記搭載された半導体チップを気密封止する封止部材と、
を有する半導体用パッケージであって、
前記半導体チップのヤング率と同等あるいはそれ以上の値のヤング率を有し、前記樹脂回路基板に接合された平板部材を備え、
前記半導体チップは、前記樹脂回路基板及び前記平板部材に対して重畳配置されるように前記樹脂回路基板に接合され、又は、前記平板部材に接合されている、
ことを特徴とする半導体用パッケージ。
【請求項２】
樹脂を含有する材料からなる樹脂回路基板により少なくとも一部分が形成され、半導体チップが搭載される回路基板と、
前記回路基板に接合され、前記搭載された半導体チップを気密封止する封止部材と、
を有する半導体用パッケージであって、
前記半導体チップの熱膨張係数に近い値の熱膨張係数を有し、前記樹脂回路基板に接合された平板部材を備え、
前記半導体チップは、前記樹脂回路基板及び前記平板部材に対して重畳配置されるように前記樹脂回路基板に接合され、又は、前記平板部材の前記樹脂回路基板の接合面と同じ面に接合されている、
ことを特徴とする半導体用パッケージ。
【請求項３】
樹脂を含有する材料からなる樹脂回路基板により少なくとも一部分が形成され、半導体チップが搭載される回路基板と、
前記回路基板に接合され、前記搭載された半導体チップを気密封止する封止部材と、
を有する半導体用パッケージであって、
前記半導体チップのヤング率と同等あるいはそれ以上の値のヤング率を有し、かつ、前記半導体チップの熱膨張係数に近い値の熱膨張係数を有する、前記樹脂回路基板に接合された平板部材を備え、
前記半導体チップは、前記樹脂回路基板及び前記平板部材に対して重畳配置されるように前記樹脂回路基板に接合され、又は、前記平板部材に接合されている、
ことを特徴とする半導体用パッケージ。
【請求項４】
前記平板部材は、２３０×１０９（Ｎ／ｍ２）以上のヤング率を有することを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の半導体用パッケージ。
【請求項５】
前記平板部材は、３×１０−６〜７．５×１０−６（／℃）の範囲の熱膨張係数を有することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の半導体用パッケージ。
【請求項６】
前記平板部材は、セラミックス材によって形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の半導体用パッケージ。
【請求項７】
前記回路基板は、互いに接合された上段の回路基板と下段の回路基板とを含み、
前記上段の回路基板は、前記樹脂回路基板であり、かつ、前記封止部材と接合される部分の内側に前記半導体チップよりも大きなサイズの開口部が形成されており、
前記下段の回路基板は、前記開口部よりも大きなサイズを有し、前記開口部を下方から閉塞するように前記上段の回路基板に接合された前記平板部材であり、
前記半導体チップは、前記上段の回路基板の前記開口部に臨む前記下段の回路基板上に接合されている、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の半導体用パッケージ。
【請求項８】
前記回路基板は、その全体が前記樹脂回路基板であり、
前記平板部材は、前記半導体チップと略同じサイズを有し、前記樹脂回路基板に前記半導体チップが搭載された面の裏面に接合されている、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の半導体用パッケージ。
【請求項９】
前記回路基板は、その全体が前記樹脂回路基板であり、
前記平板部材は、前記樹脂回路基板上に接合され、
前記半導体チップは、前記接合された前記平板部材上に接合されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体用パッケージ。
【請求項１０】
前記樹脂回路基板は、有機質不織布材、ガラス質織布材及びガラス質不織布材のうちの少なくともいずれか一つの布材に熱硬化型樹脂が含浸され硬化されて形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載の半導体用パッケージ。
【請求項１１】
前記有機質不織布材はアラミドであり、前記熱硬化性樹脂はその主成分がエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１０に記載の半導体用パッケージ。
【請求項１２】
前記有機質不織布は紙であり、前記熱硬化性樹脂はフェノール樹脂又はエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１０に記載の半導体用パッケージ。
【請求項１３】
半導体チップを気密封止する半導体用パッケージの製造方法であって、
複数の区画に分割され、前記複数の区画のそれぞれに前記半導体チップよりも大きなサイズの開口部が形成され、前記開口部の周囲に第１の電極パターン部が形成され、樹脂を含有する材料からなる第１の回路基板の前記複数の区画のそれぞれに対して、前記半導体チップのヤング率と同等あるいはそれ以上の値のヤング率を有し、前記第１の電極パターン部に対応する位置に第２の電極パターン部が形成され、前記開口部よりも大きなサイズを有する第２の回路基板を、前記第１の電極パターン部と前記第２の電極パターン部とを電気的に接続させるようにかつ前記開口部を閉塞するようにして接合するステップと、
前記複数の区画のそれぞれに接合された前記第２の回路基板の前記開口部に臨む位置に前記半導体チップを接合するステップと、
前記接合された前記半導体チップを気密封止する封止部材を前記複数の区画のそれぞれに接合するステップと、
前記第１の回路基板の前記複数の区画を各区画毎に切り離すステップと、
を含むことを特徴とする半導体用パッケージの製造方法。
【請求項１４】
半導体チップを気密封止する半導体用パッケージの製造方法であって、
複数の区画に分割され、樹脂を含有する材料からなる回路基板に対して、前記半導体チップのヤング率と同等あるいはそれ以上の値のヤング率を有し、前記半導体チップと略同じサイズを有する平板部材を、前記複数の区画のそれぞれの一方の面に接合するステップと、
前記回路基板の前記複数の区画のそれぞれの前記平板部材が接合された面の裏面に、前記回路基板及び前記平板部材に対して重畳配置されるように前記半導体チップを接合するステップと、
前記接合された前記半導体チップを気密封止する封止部材を前記複数の区画のそれぞれに接合するステップと、
前記第１の回路基板の前記複数の区画を各区画毎に切り離すステップと、
を含むことを特徴とする半導体用パッケージの製造方法。
【請求項１５】
半導体チップを気密封止する半導体用パッケージの製造方法であって、
複数の区画に分割され、樹脂を含有する材料からなる回路基板に対して、前記半導体チップのヤング率と同等あるいはそれ以上の値のヤング率を有し、前記半導体チップと略同じサイズを有する平板部材を、前記複数の区画のそれぞれに接合するステップと、
前記接合された前記平板部材上に前記半導体チップを接合するステップと、
前記接合された前記半導体チップを気密封止する封止部材を前記複数の区画のそれぞれに接合するステップと、
前記第１の回路基板の前記複数の区画を各区画毎に切り離すステップと、
を含むことを特徴とする半導体用パッケージの製造方法。
【請求項１６】
半導体チップを気密封止する半導体用パッケージの製造方法であって、
複数の区画に分割され、前記複数の区画のそれぞれに前記半導体チップよりも大きなサイズの開口部が形成され、前記開口部の周囲に第１の電極パターン部が形成され、樹脂を含有する材料からなる第１の回路基板の前記複数の区画のそれぞれに対して、前記半導体チップの熱膨張係数に近い値の熱膨張係数を有し、前記第１の電極パターン部に対応する位置に第２の電極パターン部が形成され、前記開口部よりも大きなサイズを有する第２の回路基板を、前記第１の電極パターン部と前記第２の電極パターン部とを電気的に接続させるようにかつ前記開口部を閉塞するようにして接合するステップと、
前記複数の区画のそれぞれに接合された前記第２の回路基板の前記開口部に臨む位置に前記半導体チップを接合するステップと、
前記接合された前記半導体チップを気密封止する封止部材を前記複数の区画のそれぞれに接合するステップと、
前記第１の回路基板の前記複数の区画を各区画毎に切り離すステップと、
を含むことを特徴とする半導体用パッケージの製造方法。
【請求項１７】
半導体チップを気密封止する半導体用パッケージの製造方法であって、
複数の区画に分割され、樹脂を含有する材料からなる回路基板に対して、前記半導体チップの熱膨張係数に近い値の熱膨張係数を有し、前記半導体チップと略同じサイズを有する平板部材を、前記複数の区画のそれぞれの一方の面に接合するステップと、
前記回路基板の前記複数の区画のそれぞれの前記平板部材が接合された面の裏面に、前記回路基板及び前記平板部材に対して重畳配置されるように前記半導体チップを接合するステップと、
前記接合された前記半導体チップを気密封止する封止部材を前記複数の区画のそれぞれに接合するステップと、
前記第１の回路基板の前記複数の区画を各区画毎に切り離すステップと、
を含むことを特徴とする半導体用パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体用パッケージ及びその製造方法に関し、特に、比較的大型の半導体チップに対して好適に使用可能な半導体用パッケージ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体用パッケージは、ＣＭＯＳセンサ、ＣＣＤセンサ、ＬＳＩなどの半導体チップを埃や水分などから保護するために気密封止するものである。半導体用パッケージは、基板上に搭載された半導体チップの周囲を取り囲む封止用の部材によって気密性を保持している。
【０００３】
特許文献１は、従来の半導体用パッケージの一例を開示している。当該文献に記載されたパッケージは、上段及び下段の２段構成の基板と、その基板上に搭載された半導体チップの周囲を取り囲むように基板の下段部分に接合されたプラスティックパッケージと、このプラスティックパッケージの上面に接合されたリッド（蓋）とを有している。基板の下段部分はＣｕ：Ｗ＝５０：５０（重量比）の複合金属からなり、上段部分はＣｕ：Ｗ＝１５：８５（重量比）の複合金属からなる。特許文献１の半導体用パッケージは、基板の下段部分の熱膨張係数とプラスティックパッケージの熱膨張係数とを同程度とすることにより、それらの接合部分の気密性を確保するとともに、基板の上段部分の熱膨張係数と半導体チップの熱膨張係数とを同程度とすることにより、それらの接合部の気密性の確保を図っている。
【０００４】
ところで、半導体チップが搭載される基板としては、上記の複合金属からなるものの他にも、セラミックス製の基板あるいは樹脂製の基板が用いられるのが一般的である（例えば特許文献２参照）。セラミックス基板や複合金属基板は、その上に実装される半導体チップと同程度の熱膨張係数を有しているので、半導体チップと基板との熱膨張係数の差異に起因する基板の反りによる、半導体チップやパッケージの信頼性低下を回避できるという利点を備えている。
【０００５】
また、樹脂基板によれば、半導体用パッケージの製造工程において、複数の基板を一体的に形成した多面取り基板（集合基板）を用いてパッケージを製造できるため、一度に複数のパッケージを容易に形成することができ、生産効率の向上が可能であるという利点がある。
【０００６】
しかしながら、従来の半導体用パッケージにおいては、基板の反りの防止を図ることと、良好な生産効率とを両立させることは困難であった。
【０００７】
すなわち、セラミックス基板や複合金属基板においては、複数の基板を一体化して集合基板を形成し、複数の半導体用パッケージの形成後にそれらを個片毎に切り離すことによりパッケージを製造することが困難であるため、各個片毎に半導体チップを一つずつ実装していく製造方法に依存する必要がある。したがって、セラミックス基板や複合金属基板を用いる場合には、基板の反りによる信頼性低下を防止できる一方で、良好な生産効率を実現することは困難であった。
【０００８】
また、樹脂基板においては、集合基板による生産性向上を図ることは容易である一方で、樹脂の熱膨張係数と半導体チップの熱膨張係数との差異により、半導体チップが発生する熱によって基板が反ってしまうなどの事態が発生し、ＣＭＯＳ／ＣＣＤセンサの場合には光学的な機能が低下したり、パッケージの封止性能が低下してしまうなど、デバイスの信頼性が損なわれることがあった。また、樹脂基板は、ヤング率の値が小さい（つまり柔らかい）ため、反り易いという問題もある。
【０００９】
【特許文献１】特開平５−３２６５号公報
【特許文献２】特開平８−２９３５６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、そのような事情に鑑みてなされたものであって、回路基板の反りによる信頼性低下を防止できるとともに、生産性の向上を実現することが可能な半導体用パッケージ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、樹脂を含有する材料からなる樹脂回路基板により少なくとも一部分が形成され、半導体チップが搭載される回路基板と、前記回路基板に接合され、前記搭載された半導体チップを気密封止する封止部材と、を有する半導体用パッケージであって、前記半導体チップのヤング率と同等あるいはそれ以上の値のヤング率を有し、前記樹脂回路基板に接合された平板部材を備え、前記半導体チップは、前記樹脂回路基板及び前記平板部材に対して重畳配置されるように前記樹脂回路基板に接合され、又は、前記平板部材に接合されている、ことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、樹脂を含有する材料からなる樹脂回路基板により少なくとも一部分が形成され、半導体チップが搭載される回路基板と、前記回路基板に接合され、前記搭載された半導体チップを気密封止する封止部材と、を有する半導体用パッケージであって、前記半導体チップの熱膨張係数に近い値の熱膨張係数を有し、前記樹脂回路基板に接合された平板部材を備え、前記半導体チップは、前記樹脂回路基板及び前記平板部材に対して重畳配置されるように前記樹脂回路基板に接合され、又は、前記平板部材の前記樹脂回路基板の接合面と同じ面に接合されている、ことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明は、樹脂を含有する材料からなる樹脂回路基板により少なくとも一部分が形成され、半導体チップが搭載される回路基板と、前記回路基板に接合され、前記搭載された半導体チップを気密封止する封止部材と、を有する半導体用パッケージであって、前記半導体チップのヤング率と同等あるいはそれ以上の値のヤング率を有し、かつ、前記半導体チップの熱膨張係数に近い値の熱膨張係数を有する、前記樹脂回路基板に接合された平板部材を備え、前記半導体チップは、前記樹脂回路基板及び前記平板部材に対して重畳配置されるように前記樹脂回路基板に接合され、又は、前記平板部材に接合されている、ことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項３に記載の半導体用パッケージであって、前記平板部材は、２３０×１０９（Ｎ／ｍ２）以上のヤング率を有することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の半導体用パッケージであって、前記平板部材は、３×１０−６〜７．５×１０−６（／℃）の範囲の熱膨張係数を有することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の半導体用パッケージであって、前記平板部材は、セラミックス材によって形成されていることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の半導体用パッケージであって、前記回路基板は、互いに接合された上段の回路基板と下段の回路基板とを含み、前記上段の回路基板は、前記樹脂回路基板であり、かつ、前記封止部材と接合される部分の内側に前記半導体チップよりも大きなサイズの開口部が形成されており、前記下段の回路基板は、前記開口部よりも大きなサイズを有し、前記開口部を下方から閉塞するように前記上段の回路基板に接合された前記平板部材であり、前記半導体チップは、前記上段の回路基板の前記開口部に臨む前記下段の回路基板上に接合されている、ことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の半導体用パッケージであって、前記回路基板は、その全体が前記樹脂回路基板であり、前記平板部材は、前記半導体チップと略同じサイズを有し、前記樹脂回路基板に前記半導体チップが搭載された面の裏面に接合されている、ことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１に記載の半導体用パッケージであって、前記回路基板は、その全体が前記樹脂回路基板であり、前記平板部材は、前記樹脂回路基板上に接合され、前記半導体チップは、前記接合された前記平板部材上に接合されている、ことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載の半導体用パッケージであって、前記樹脂回路基板は、有機質不織布材、ガラス質織布材及びガラス質不織布材のうちの少なくともいずれか一つの布材に熱硬化型樹脂が含浸され硬化されて形成されることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の半導体用パッケージであって、前記有機質不織布材はアラミドであり、前記熱硬化性樹脂はその主成分がエポキシ樹脂であることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１０に記載の半導体用パッケージであって、前記有機質不織布は紙であり、前記熱硬化性樹脂はフェノール樹脂又はエポキシ樹脂であることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１３に記載の発明は、半導体チップを気密封止する半導体用パッケージの製造方法であって、複数の区画に分割され、前記複数の区画のそれぞれに前記半導体チップよりも大きなサイズの開口部が形成され、前記開口部の周囲に第１の電極パターン部が形成され、樹脂を含有する材料からなる第１の回路基板の前記複数の区画のそれぞれに対して、前記半導体チップのヤング率と同等あるいはそれ以上の値のヤング率を有し、前記第１の電極パターン部に対応する位置に第２の電極パターン部が形成され、前記開口部よりも大きなサイズを有する第２の回路基板を、前記第１の電極パターン部と前記第２の電極パターン部とを電気的に接続させるようにかつ前記開口部を閉塞するようにして接合するステップと、前記複数の区画のそれぞれに接合された前記第２の回路基板の前記開口部に臨む位置に前記半導体チップを接合するステップと、前記接合された前記半導体チップを気密封止する封止部材を前記複数の区画のそれぞれに接合するステップと、前記第１の回路基板の前記複数の区画を各区画毎に切り離すステップと、を含むことを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１４に記載の発明は、半導体チップを気密封止する半導体用パッケージの製造方法であって、複数の区画に分割され、樹脂を含有する材料からなる回路基板に対して、前記半導体チップのヤング率と同等あるいはそれ以上の値のヤング率を有し、前記半導体チップと略同じサイズを有する平板部材を、前記複数の区画のそれぞれの一方の面に接合するステップと、前記回路基板の前記複数の区画のそれぞれの前記平板部材が接合された面の裏面に、前記回路基板及び前記平板部材に対して重畳配置されるように前記半導体チップを接合するステップと、前記接合された前記半導体チップを気密封止する封止部材を前記複数の区画のそれぞれに接合するステップと、前記第１の回路基板の前記複数の区画を各区画毎に切り離すステップと、を含むことを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１５に記載の発明は、半導体チップを気密封止する半導体用パッケージの製造方法であって、複数の区画に分割され、樹脂を含有する材料からなる回路基板に対して、前記半導体チップのヤング率と同等あるいはそれ以上の値のヤング率を有し、前記半導体チップと略同じサイズを有する平板部材を、前記複数の区画のそれぞれに接合するステップと、前記接合された前記平板部材上に前記半導体チップを接合するステップと、前記接合された前記半導体チップを気密封止する封止部材を前記複数の区画のそれぞれに接合するステップと、前記第１の回路基板の前記複数の区画を各区画毎に切り離すステップと、を含むことを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１６に記載の発明は、半導体チップを気密封止する半導体用パッケージの製造方法であって、複数の区画に分割され、前記複数の区画のそれぞれに前記半導体チップよりも大きなサイズの開口部が形成され、前記開口部の周囲に第１の電極パターン部が形成され、樹脂を含有する材料からなる第１の回路基板の前記複数の区画のそれぞれに対して、前記半導体チップの熱膨張係数に近い値の熱膨張係数を有し、前記第１の電極パターン部に対応する位置に第２の電極パターン部が形成され、前記開口部よりも大きなサイズを有する第２の回路基板を、前記第１の電極パターン部と前記第２の電極パターン部とを電気的に接続させるようにかつ前記開口部を閉塞するようにして接合するステップと、前記複数の区画のそれぞれに接合された前記第２の回路基板の前記開口部に臨む位置に前記半導体チップを接合するステップと、前記接合された前記半導体チップを気密封止する封止部材を前記複数の区画のそれぞれに接合するステップと、前記第１の回路基板の前記複数の区画を各区画毎に切り離すステップと、を含むことを特徴とする。
【００２７】
また、請求項１７に記載の発明は、半導体チップを気密封止する半導体用パッケージの製造方法であって、複数の区画に分割され、樹脂を含有する材料からなる回路基板に対して、前記半導体チップの熱膨張係数に近い値の熱膨張係数を有し、前記半導体チップと略同じサイズを有する平板部材を、前記複数の区画のそれぞれの一方の面に接合するステップと、前記回路基板の前記複数の区画のそれぞれの前記平板部材が接合された面の裏面に、前記回路基板及び前記平板部材に対して重畳配置されるように前記半導体チップを接合するステップと、前記接合された前記半導体チップを気密封止する封止部材を前記複数の区画のそれぞれに接合するステップと、前記第１の回路基板の前記複数の区画を各区画毎に切り離すステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１に記載の本発明に係る半導体用パッケージは、半導体チップのヤング率と同等あるいはそれ以上の値のヤング率を有し、樹脂回路基板に接合された平板部材を備えており、更に、半導体チップは、樹脂回路基板及び平板部材に対して重畳配置されるように樹脂回路基板に接合され、又は、平板部材に接合された構成を有している。樹脂回路基板に接合された平板部材は、ヤング率に関する条件から、半導体チップと同程度又はそれ以上に変形しにくい特性を備えており、半導体チップからの熱による回路基板の反りを抑制するように作用するので、回路基板の反りによる信頼性低下を防止することができる。
【００２９】
また、回路基板の少なくとも一部に樹脂回路基板が含まれているので、たとえば請求項１３〜１５に記載の本発明に係る製造方法を適用することにより、複数の区画に分割され、樹脂を含有する材料からなる回路基板（前述の集合基板）を用いて半導体用パッケージを製造することができるので、生産性向上を図ることができる。
【００３０】
また、請求項２に記載の本発明に係る半導体用パッケージは、半導体チップの熱膨張係数に近い値の熱膨張係数を有し、樹脂回路基板に接合された平板部材を備えており、更に、半導体チップは、樹脂回路基板及び平板部材に対して重畳配置されるように樹脂回路基板に接合され、又は、平板部材の樹脂回路基板の接合面と同じ面に接合された構成を有している。
【００３１】
この請求項２に記載の半導体用パッケージにおいて、樹脂回路基板及び平板部材に対して重畳配置されるように半導体チップが樹脂回路基板に接合された構成を適用する場合、樹脂回路基板には平板部材が接合されていることから、当該ケースは、樹脂回路基板の一方の面に半導体チップが接合され、他方の面に平板部材が接合された構成（請求項８に係る構成）に相当する。半導体チップが動作して熱を発生すると、平板部材と樹脂回路基板との接合面に作用する熱応力は、半導体チップと樹脂回路基板との接合面に作用する熱応力と同程度のものとなる。したがって、樹脂回路基板の両面には同程度の熱応力が逆方向から加わることとなり、樹脂回路基板の反りが抑制される。
【００３２】
一方、半導体チップが平板部材の樹脂回路基板の接合面と同じ面に接合された構成は、平板部材が回路基板の一部を形成する請求項７に係る構成に相当する。このとき、平板部材と半導体チップとの熱膨張係数の差が小さいことを考慮すると、それらの接合面に作用する熱応力は小さく、平板部材の反りが抑制される。また、樹脂回路基板は、半導体チップが発する熱が伝達されることにより膨張し、平板部材との熱膨張係数差により半導体チップを反らせる方向の応力を発生するが、樹脂回路基板に比べてはるかに高いヤング率を有する平板部材が半導体チップの反りを抑制するように作用する。
【００３３】
この請求項２に記載の本発明においても、回路基板の少なくとも一部が樹脂回路基板であることから、たとえば請求項１５〜１７に記載の本発明に係る製造方法のように、複数の区画に分割され、樹脂を含有する材料からなる回路基板（集合基板）を用いて半導体用パッケージを製造することができるので、生産性向上を図ることができる。
【００３４】
また、請求項３に記載の本発明に係る半導体用パッケージによれば、平板部材は、請求項１と同様のヤング率を有し、かつ、請求項２と同様の熱膨張係数を有するので、回路基板の反りをより効果的に抑制することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明に係る半導体用パッケージ及びその製造方法の好適な実施形態の一例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３６】
〈第１の実施形態〉
［構成］
図１は、本発明に係る半導体用パッケージの第１の実施形態の構成の一例を表す概略図である。図１（Ａ）は半導体用パッケージ１の側方断面図であり、図１（Ｂ）は半導体用パッケージ１の上面図である。なお、図１（Ｂ）においては、上面封止板５（後述）は省略されている。
【００３７】
半導体用パッケージ１は、半導体チップ２を気密封止するためのものであり、樹脂を含有して形成された樹脂回路基板３Ａと、半導体チップ２が搭載される半導体搭載基板３Ｂと、樹脂回路基板３Ａ及び半導体搭載基板３Ｂを接合する電極接合部３Ｃと、樹脂回路基板３Ａ上に接合された封止枠４と、この封止枠４の上端部に接合された上面封止板５とを含んで構成される。
【００３８】
半導体チップ２は、たとえばＣＭＯＳセンサ、ＣＣＤセンサ、ＬＳＩなどの半導体素子である。この半導体チップ２は、広く一般に使用されているものであって、たとえば、熱膨張係数が３．５×１０−６（／℃）程度とされ、ヤング率が１８７×１０９（Ｎ／ｍ２）程度とされている。
【００３９】
樹脂回路基板３Ａは、たとえばガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させて形成されたプリント配線基板によって構成され、その熱膨張係数は１２×１０−６〜１６×１０−６（／℃）程度とされ、ヤング率は２２×１０９（Ｎ／ｍ２）程度とされている。樹脂回路基板３Ａには、その中心領域に開口部３ａが形成されている。半導体チップ２は、この開口部３ａ内に配置される。この樹脂回路基板３Ａは、本発明の「上段の回路基板」の一例に相当する。
【００４０】
なお、本発明において使用可能な樹脂回路基板は、ガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させて形成された上記構成のものに限定されるものではなく、有機質不織布材やガラス質織布材やガラス質不織布材などの布材に熱硬化型樹脂を含浸させ硬化させることにより形成される任意の樹脂回路基板を用いることができる。たとえば、有機質不織布材としてアラミドを用いるとともに、主成分をエポキシ樹脂とする熱硬化性樹脂を用いて形成された樹脂回路基板や、有機質不織布として紙を用いるとともに、熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂又はエポキシ樹脂を用いて形成された樹脂回路基板などを使用することが可能である。
【００４１】
半導体搭載基板３Ｂは、たとえばアルミナセラミックス、窒化珪素セラミックス、炭化窒素セラミックスなどのセラミックス材料によって形成されている。この半導体搭載基板３Ｂは、樹脂回路基板３Ａの開口部３ａよりも大きなサイズに形成されている。半導体搭載基板３Ｂは、本発明の「平板部材」の一例に相当するものである。また、半導体搭載基板３Ｂは、本発明の「下段の回路基板」の一例に相当するものである。
【００４２】
この半導体搭載基板３Ｂとしては、樹脂回路基板３Ａと比較して半導体チップ２に近い値の熱膨張係数を有するように形成される。たとえば、半導体搭載基板３Ｂは、半導体チップ２と同等の熱膨張係数を有する材料から形成されたものを用いることが望ましく、その一例として、２．６×１０−６〜７．５×１０−６（／℃）程度、特に３×１０−６〜７．５×１０−６（／℃）程度の熱膨張係数の材料によって形成されていることが望ましい。
【００４３】
また、半導体搭載基板３Ｂは、半導体チップ２と同等あるいはそれ以上の十分に大きなヤング率を有する（つまり変形しにくい）ことが望ましく、たとえば２３０×１０９（Ｎ／ｍ２）以上、特に２３０×１０９〜３５０×１０９（Ｎ／ｍ２）の範囲程度のヤング率を有する材料によって形成されていることが望ましい。
【００４４】
これらの熱膨張係数、ヤング率の値については、たとえばインターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｒｉｂｏ．ｊｐ／ｔｏｋｕｓｅｉ．ｈｔｍｌ〉、〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｈｏｍｅ．ｃａｔｖ．ｎｅ．ｊｐ／ｈｈ／ｔｏｋｕ／ｊｄｓｇｎ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍ〉などに開示されている。
【００４５】
樹脂回路基板３Ａと半導体搭載基板３Ｂとは、導電性の電極接合部３Ｃによって接合されている。なお、図示は省略するが、半導体搭載基板３Ｂの下面側（半導体チップ２の搭載面の裏側の面）には、電極ランドやはんだボール等が２次実装用の外部端子として形成されている。ここで、樹脂回路基板３Ａの下面側に外部端子を形成することもできる。なお、樹脂回路基板３Ａ及び半導体搭載基板３Ｂは、本発明の「回路基板」の一例に相当するものである。
【００４６】
また、半導体チップ２の上面には図示しない電極が形成されており、金などの材料からなるボンディングワイヤ２Ａによって外部端子と電気的に接続されている。すなわち、ボンディングワイヤ２Ａは、半導体チップ２の電極に一端が接続され、樹脂回路基板３Ａの電極に他端が接続されている。更に、樹脂回路基板３Ａ内部には、ボンディングワイヤ２Ａが接続された電極と電極接合部３Ｃとを接続する電気回路が形成されており、半導体搭載基板３Ｂ内部には、電極接合部３Ｃと外部端子とを接続する電気回路が形成されている。半導体チップ２は、このような電気回路を介して、パッケージ外部と電気的に接続される。
【００４７】
封止枠４は、たとえば樹脂により形成された扁平な四角柱状の枠体からなり、回路基板上に搭載された半導体チップ２の周囲を取り囲むようにして樹脂回路基板３Ａ上に接合されている。
【００４８】
上面封止板５は、たとえばガラスにより形成された平板状の部材からなり、樹脂回路基板３Ａ及び半導体搭載基板３Ｂに対峙するように、封止枠４の上端に接合される。それにより、樹脂回路基板３Ａ、半導体搭載基板３Ｂ（、電極接合部３Ｃ）及び封止枠４により囲まれて形成される半導体チップ２搭載用の空間を気密封止している。なお、封止枠４及び上面封止板５は、本発明の「封止部材」の一例に相当するものである。
【００４９】
ここで、半導体用パッケージ１を構成するこれらの部材の相対的なサイズについて説明する。当該半導体用パッケージ１は、上方から見るとほぼ長方形状に形成されている（図１（Ｂ）参照）。図１中には、半導体用パッケージ１を図１（Ａ）の視線方向から見たときの各部材のサイズ、つまり半導体用パッケージ１の長手方向における各部材のサイズが記載されている。なお、図１（Ａ）、（Ｂ）の双方の視線方向に直交する方向から見たときのサイズ、つまり短手方向におけるサイズについても、以下に説明する長手方向の場合と同様とされている。
【００５０】
半導体チップ２は差し渡し長さａを有する。樹脂回路基板３Ａは、その外周の差し渡し長さがｅとされ、開口部３ａの差し渡し長さがｂとされている。半導体搭載基板３Ｂは、その外周の差し渡し長さがｃとされている。封止枠４は、その外周の差し渡し長さがｅとされ、内周の差し渡し長さがｄとされている。上面封止板５は、その外周の差し渡し長さがｅとされている。これらの長さａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの関係は、ａ＜ｂ＜ｃ＜ｄ＜ｅとなっている。
【００５１】
［製造方法］
本実施形態に係る半導体用パッケージ１は、たとえば次のようにして製造することができる。以下、図２〜図６も参照して説明する。図２は、半導体用パッケージ１の製造工程を示すフローチャートであり、図３は、半導体用パッケージ１の製造に用いられる集合基板の概略構成を表し、図４、５は、樹脂回路基板３Ａ、半導体搭載基板３Ｂ上に形成されている電極パターン部の概略構成を表し、図６は、図２のフローチャートにしたがって形成される半導体用パッケージ１の各個片の形態の推移を表している。
【００５２】
半導体用パッケージ１は、図３に示すような集合基板３を用いて製造される。この集合基板３は、複数の区画（６区画）に分割され、樹脂を含有する材料によって形成されている。集合基板３の複数の区画のそれぞれは、最終的に個片に切り離されて樹脂回路基板３Ａとなる。すなわち、集合基板３は、樹脂回路基板３Ａの複数の個片を一体的に形成したものである。集合基板３の樹脂回路基板３Ａの各個片の内部には、前述の電気回路が形成されている。また、樹脂回路基板３Ａの各個片の周囲にはスリット部３ｂがあらかじめ形成されており、このスリット部３ｂの間の接続部３ｃを切断することにより、集合基板３の各個片を切り離せるようになっている。
【００５３】
更に、樹脂回路基板３Ａの各個片には、図６（Ａ）に示すように、開口部３ａと電極パターン部３ｄ、３ｄ′とがあらかじめ形成されている。開口部３ａは、たとえば金型で打ち抜くことによって形成される。電極パターン部３ｄは、半導体搭載基板３Ｂとの間で電気信号をやりとりするための電極として用いられるもので、樹脂回路基板３Ａの各個片の下面側の開口部３ａの周囲の所定位置に形成されている。すなわち、集合基板３の樹脂回路基板３Ａの各個片（の下面側）は、図４に示すような形態を有している。また、電極パターン部３ｄ′は、ボンディングワイヤ２Ａを取り付けるための電極として用いられるものであり、樹脂回路基板３Ａの上面側に形成される。なお、電極パターン部３ｄ、３ｄ′は、たとえば、樹脂回路基板３Ａの全面に銅を膜を形成し、その膜をエッチングして不要な部分を排除し、必要に応じてニッケルや金などをメッキすることによって形成される。
【００５４】
また、半導体搭載基板３Ｂには、図５及び図６（Ａ）に示すように、電極パターン部３ｅが形成されている。この電極パターン部３ｅは、樹脂回路基板３Ａの各個片の下面側に形成された電極パターン部３ｄに対応する位置に形成されている。この電極パターン部３ｅは、たとえば、タングステン等のペーストを印刷して焼成し、必要に応じてニッケルや金などをめっきすることによって形成される。それにより、樹脂回路基板３Ａの各個片の下面側の電極パターン部３ｄと、半導体搭載基板３Ｂ上の電極パターン部３ｅとは、樹脂回路基板３Ａと半導体搭載基板３Ｂとを重ね合わせたときに互いの位置が一致するようにそれぞれ設計されて形成されている。
【００５５】
まず、樹脂回路基板３Ａの各個片の下面側に、半導体搭載基板３Ｂの上面側を接合する（Ｓ１；図６（Ｂ）参照）。このとき、電極パターン部３ｄの位置と電極パターン部３ｅの位置とが一致するように、かつ、その接合部分が気密性を有するように、樹脂回路基板３Ａと半導体搭載基板３Ｂとを接合させる。これらの基板３Ａ、３Ｂは、たとえばはんだを用いて接合される。このとき使用されるはんだは、図１に示す電極接合部３Ｃに相当する。
【００５６】
なお、樹脂回路基板３Ａ（の電極パターン部３ｄ）と半導体搭載基板３Ｂ（の電極パターン部３ｅ）との接合には、たとえば、はんだ、導電性接着剤（銀などのフィラーを含有している）、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）などの任意の接合部材を用いることができる。ただし、樹脂回路基板３Ａの電極パターン部３ｄと半導体搭載基板３Ｂの電極パターン部３ｅとの電気的接続が確保されている必要がある。
【００５７】
基板３Ａ、３Ｂを接合させたら、樹脂回路基板３Ａの各個片の上面に封止枠４をそれぞれ接合する（Ｓ２；図６（Ｃ）参照）。この処理は、その接合部分の気密性を確保するように、たとえば樹脂接着剤などの接合部材を用いてなされる。
【００５８】
次に、樹脂回路基板３Ａの各個片の開口部３ａ内に半導体チップ２を挿入し、半導体チップ２の下面を半導体搭載基板３Ｂの上面に接合する（Ｓ３；図６（Ｄ）参照）。当該接合処理は、銀などのフィラーを含有する導電性接着剤やフィラーを含まない接着剤などの半導体接合用接着剤を用いて行われる。
【００５９】
更に、ボンディングワイヤ２Ａの一端を半導体チップ２上の電極（図示せず）に接合するとともに、他端を樹脂回路基板３Ａ上の電極パターン部３ｄ′（電極）に接合する（Ｓ４；図６（Ｅ）参照）。
【００６０】
半導体チップ２が搭載され、ボンディングワイヤ２Ａが取り付けられたら、樹脂回路基板３Ａの各個片上の封止枠４の上端部に上面封止板５を接合する（Ｓ５；図６（Ｆ）参照）。この接合処理は、接合部分の気密性を確保するように、樹脂接着剤等の接続部材を用いて行われる。
【００６１】
最後に、集合基板３上の各接続部３ｃを切断して、６個の半導体用パッケージ１を個片毎に切り離す（Ｓ６）。以上で、本実施形態に係る半導体用パッケージ１の製造工程は終了となる。
【００６２】
［作用効果］
以上のような本実施形態に係る半導体用パッケージ１が奏する作用・効果について説明する。
【００６３】
本実施形態の半導体用パッケージ１の回路基板は、上下２段の構成を備えており、半導体チップ２が直接に接合される下段の回路基板として、アルミナセラミックス等の材料からなる半導体搭載基板３Ｂを用いるとともに、半導体チップ２が直接には接合されない上段の回路基板として、ガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させた材料等からなる樹脂回路基板３Ａを用いている。
【００６４】
半導体搭載基板３Ｂの熱膨張係数は、２．６×１０−６〜７．５×１０−６（／℃）程度、特に３×１０−６〜７．５×１０−６（／℃）程度、すなわち樹脂回路基板３Ａと比較して半導体チップ２の熱膨張係数（約３．５×１０−６（／℃））に近い値とされている。したがって、半導体チップ２の動作時に熱が発生したときに、半導体搭載基板３Ｂには半導体チップ２と同程度の熱膨張が生じるので、半導体チップ２と半導体搭載基板３Ｂとの接合面には、半導体チップ２を樹脂回路基板上に搭載するときと比べて十分小さな熱応力しか作用しない。それにより、半導体チップ２が発する熱を受けても半導体搭載基板３Ｂが反ってしまうことはなく、信頼性の高い半導体用パッケージを提供することができる。
【００６５】
一方、半導体チップ２が直接に接合されない部分には樹脂回路基板３Ａが使用されているので、図２〜図６に示すように、集合基板を用いて一度に複数の半導体用パッケージを形成することができ、生産効率の向上を図ることが可能である。
【００６６】
このように、本実施形態に係る半導体用パッケージ１によれば、回路基板の反りによる信頼性低下を防止できるとともに、高い生産効率を実現することが可能である。
【００６７】
また、半導体チップ２と同等あるいはそれ以上の大きな値のヤング率を有する半導体搭載基板３Ｂ、つまり変形しにくい材料からなる半導体搭載基板３Ｂを用いることによっても、回路基板の反り防止効果を享受することができる。本実施形態においては、半導体搭載基板３Ｂのヤング率として２３０×１０９（Ｎ／ｍ２）以上、たとえば２３０×１０９〜３５０×１０９（Ｎ／ｍ２）の範囲が採用されている。なお、樹脂回路基板３Ａのヤング率は約２２×１０９（Ｎ／ｍ２）となっている。このように変形しにくい材料からなる半導体搭載基板３Ｂを用いることで、半導体搭載基板３Ｂは変形しにくくなり、結果として回路基板の反りが防止される。また、樹脂回路基板３Ａは、半導体チップ２が動作時に発する熱を受けて膨張し、半導体搭載基板３Ｂ（平板部材）との熱膨張係数差により半導体チップ２を反らせる方向の応力を発生するが、半導体搭載基板３Ｂは樹脂回路基板３Ａに比べてはるかに高いヤング率を有しているので、半導体チップ２の反りを抑制するように作用する。また、樹脂回路基板３Ａと半導体搭載基板３Ｂとを上下２段構成とすることにより、半導体用パッケージ１の製造において集合基板が使用可能となり、生産効率が向上される。
【００６８】
本実施形態においては、半導体搭載基板３Ｂの熱膨張係数及びヤング率のそれぞれを上述の好適な範囲内に設定することで、回路基板の反り防止効果を向上させているが、熱膨張係数及びヤング率のいずれか一方のみを当該範囲内に設定しても、回路基板の反りを効果的に防止することが可能である。
【００６９】
［変形例］
上記実施形態の構成においては、半導体搭載基板３Ｂの熱膨張係数として、２．６×１０−６〜７．５×１０−６（／℃）程度、特に３×１０−６〜７．５×１０−６（／℃）程度の範囲が採用されているが、本発明に係る半導体用パッケージに使用される半導体搭載基板３Ｂの熱膨張係数は、当該範囲に限定されるものではない。すなわち、半導体搭載基板３Ｂの熱膨張係数は、前述のように、当該半導体用パッケージ１に格納される半導体チップ２の熱膨張係数に近い値となるように設定されている。したがって、熱膨張係数の異なる半導体チップを用いる場合には、その半導体チップの熱膨張係数に近い値の熱膨張係数を有する半導体搭載基板を選択的に使用することが望ましい。
【００７０】
なお、半導体搭載基板３Ｂのヤング率についても、上記実施形態中の値に限定されるものではない。たとえば、各種セラミックス材料からなるセラミックス基板であって、半導体チップと同等あるいはそれ以上のヤング率の材料からなる半導体搭載基板３Ｂを使用することができる。
【００７１】
また、上記実施形態に係る製造方法においては、半導体用パッケージ１の回路基板が樹脂回路基板３Ａと半導体搭載基板３Ｂとの２段構成とされていることを反映し、複数の樹脂回路基板３Ａが一体形成された集合基板３を用いて生産効率を向上できる点が要点である。したがって、本発明に係る半導体用パッケージの製造方法は、上記実施形態で示した製造フロー（図２、図６）に限定されるものではなく、工程の順序の変更や別の工程の追加などを適宜施すことが可能である。
【００７２】
また、上記実施形態に係る半導体用パッケージ１においては、回路基板上に搭載された半導体チップ２を気密封止する封止部材として封止枠４と上面封止板５とを使用しているが、たとえば封止枠と上面封止板とが一体形成された封止部材など、任意の封止部材を用いることが可能である。
【００７３】
上記実施形態におけるボンディングワイヤ２Ａは、半導体チップ２側の電極と樹脂回路基板３Ａ側の電極とを接続しているが、半導体搭載基板３Ｂの上面に電極を形成し、その電極と半導体チップ２側の電極とを接続するような構成としてもよい（図７に示す半導体用パッケージ１′のボンディングワイヤ２Ａ′を参照）。そのような構成を採用する場合には、半導体搭載基板３Ｂ上の電極（図示せず）と、樹脂回路基板３Ａとの接合位置である電極接合部３Ｃとの間に、たとえばタングステンを材料とする配線を設けるなどして回路を形成することができる。
【００７４】
樹脂回路基板３Ａ及び半導体搭載基板３Ｂ上に形成される電極パターン部３ｄ、３ｅの変形例について説明する。上記実施形態においては、図４、５に示すように、樹脂回路基板３Ａの長方形状の開口部３ａの各辺の周囲にそれぞれ複数の電極パターン部３ｄが形成され、半導体搭載基板３Ｂ上には、その複数の電極パターン部３ｄのそれぞれに対応する位置（接合時に一致する位置）に電極パターン部３ｅが形成されていた。
【００７５】
一方、図８に示す樹脂回路基板３Ａにおいては、電極パターン部３ｄに代えて、開口部３ａの周囲を取り囲む形状の金属パターン部３ｄ″が形成されている。また、図９に示す半導体搭載基板３Ｂにおいては、電極パターン部３ｅに代えて、樹脂回路基板３Ａの電極パターン部３ｄ″に対応する位置に環状の金属パターン部３ｅ′が形成されている。
【００７６】
なお、ここで説明した変形例の構成は、本発明に係る以下の実施形態においても適宜採用することが可能である。
【００７７】
〈第２の実施形態〉
［構成］
図１０は、本発明に係る半導体用パッケージの第２の実施の形態の構成の一例を表している。
【００７８】
図１０に示す半導体用パッケージ１０は、半導体チップ１２を気密封止するためのものであり、半導体チップ１２が搭載される樹脂回路基板１３と、この樹脂回路基板１３上に接合された封止枠１４と、この封止枠１４の上端部に接合された上面封止板１５と、樹脂回路基板１３の半導体チップ１２の搭載面の裏面に接合された平板部材１６とを含んで構成される。
【００７９】
半導体チップ１２は、第１の実施形態と同様に、３．５×１０−６（／℃）程度の熱膨張係数を有し、１８７×１０９（Ｎ／ｍ２）程度のヤング率を有する。
【００８０】
樹脂回路基板１３は、たとえばガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させて形成されたプリント配線基板によって構成されている。この樹脂回路基板１３は、第１の実施形態と同様に、１２×１０−６〜１６×１０−６（／℃）程度の熱膨張係数を有し、２２×１０９（Ｎ／ｍ２）程度のヤング率を有している。
【００８１】
なお、図示は省略するが、樹脂回路基板１３の下面側（平板部材１６の接合面）には、電極ランドやはんだボール等が２次実装用の外部端子として形成されている。樹脂回路基板１３は、本発明の「回路基板」の一例に相当するものである。
【００８２】
また、半導体チップ１２の上面には図示しない電極が形成されており、金などからなるボンディングワイヤ１２Ａによって外部端子と電気的に接続されている。すなわち、ボンディングワイヤ１２Ａは、半導体チップ１２の電極に一端が接続され、樹脂回路基板１３の電極に他端が接続されている。更に、樹脂回路基板１３内部には、ボンディングワイヤ１２Ａが接続された電極と外部端子とを接続する電気回路が形成されている。半導体チップ１２は、このような電気回路を介してパッケージ外部と電気的に接続されている。
【００８３】
封止枠１４は、第１の実施形態と同様に、たとえば樹脂により形成された扁平な四角柱状の枠体からなり、搭載された半導体チップ１２の周囲を取り囲むようにして、樹脂回路基板１３上に樹脂接着剤等によって接合されている。また、上面封止板１５は、たとえばガラスにより形成された平板状の部材からなり、樹脂回路基板１３に対峙するようにして封止枠１４の上端に樹脂接着剤等によって接合される。それにより、樹脂回路基板１３上に搭載される半導体チップ１２は、気密封止される。
【００８４】
平板部材１６は、たとえばアルミナセラミックス、窒化珪素セラミックス、炭化窒素セラミックスなどのセラミックス材料などにより形成されている。平板部材１６は、半導体チップ１２と同程度のサイズ（たとえば同じサイズ）に形成されており、半導体チップ１２の搭載位置の真裏の樹脂回路基板１３の下面側の位置に樹脂接着剤等によって接合されている。
【００８５】
この平板部材１６としては、樹脂回路基板１３と比較して半導体チップ１２に近い値の熱膨張係数、たとえば半導体チップ１２と同等の熱膨張係数を有する材料から形成されたものを用いる。本実施形態においては、平板部材１６として、第１の実施形態の半導体搭載基板３Ｂと同様に、２．６×１０−６〜７．５×１０−６（／℃）程度、特に３×１０−６〜７．５×１０−６（／℃）程度の熱膨張係数の材料によって形成されたものを使用する。
【００８６】
また、平板部材１６としては、半導体チップ１２と同等あるいはそれ以上の十分に大きな値のヤング率を有するものを使用する。たとえば、同じく第１の実施形態の半導体搭載基板３Ｂと同様に、２３０×１０９（Ｎ／ｍ２）以上、特に２３０×１０９〜３５０×１０９（Ｎ／ｍ２）の範囲程度のヤング率を有する材料によって形成されたものを用いることができる。
【００８７】
半導体用パッケージ１０を構成するこれらの部材の相対的なサイズについて説明する。半導体用パッケージ１０は、第１の実施形態と同様に上方から見るとほぼ長方形状に形成されている。図１０中には、半導体用パッケージ１０を側方から見たときの各部材のサイズが記載されている。なお、図１０の視線方向に直交する側方から見たときのサイズについても、以下に説明する場合と同様である。
【００８８】
半導体チップ１２は差し渡し長さｒを有する。樹脂回路基板１３は差し渡し長さｔを有する。封止枠１４は、その外周の差し渡し長さがｔとされ、内周の差し渡し長さがｓとされている。上面封止板１５は、差し渡し長さｔを有する。また、平板部材１６は、前述のように半導体チップ１２と同程度（たとえば同一）のサイズに形成されており、差し渡し長さｒを有する。これらの長さｒ、ｓ、ｔの関係は、ｒ＜ｓ＜ｔとなっている。
【００８９】
［製造方法］
本実施形態に係る半導体用パッケージ１０は、たとえば次のようにして製造することができる。図１１は、半導体用パッケージ１０の製造工程の一例を示すフローチャートであり、図１２は、このフローチャートにしたがって形成される半導体用パッケージ１０の各個片の形態の推移を表している。
【００９０】
半導体用パッケージ１０は、第１の実施形態と同様の集合基板を用いて製造される（ただし開口部は無い）。この集合基板には、樹脂回路基板１３の複数の個片が一体的に形成されている。その各個片の内部には電気回路が形成されている。また、各個片の周囲にはスリット部と接続部とがあらかじめ形成されている。
【００９１】
半導体用パッケージ１０を製造するにあたり、所定位置に電極パターン部１３ａが形成された複数個の樹脂回路基板１３（図１２（Ａ）参照）が一体的に形成された集合基板を使用する。なお、電極パターン部１３ａは、ボンディングワイヤ１２Ａを取り付ける電極として用いられる。
【００９２】
まず、樹脂回路基板１３の各個片の下面側に、平板部材１６を接合する（Ｓ１１；図１２（Ｂ）参照）。樹脂回路基板１３と平板部材１６との接合には、たとえば前述の半導体接合用接着剤などの接合部材が用いられる。
【００９３】
続いて、樹脂回路基板１３の各個片の上面に封止枠１４をそれぞれ接合する（Ｓ１２；図１２（Ｃ）参照）。この処理は、その接合部分の気密性を確保するように、たとえば樹脂接着剤などの接合部材を用いてなされる。
【００９４】
次に、樹脂回路基板１３の各個片上に半導体チップ１２を接合して搭載する（Ｓ１３；図１２（Ｄ）参照）。当該接合処理も、半導体接合用接着剤などの接続部材を用いて行われる。
【００９５】
更に、ボンディングワイヤ１２Ａの一端を半導体チップ１２上の電極（図示せず）に接合するとともに、他端を樹脂回路基板１３上の電極パターン部１３ａ（電極）に接合する（Ｓ１４；図１２（Ｅ）参照）。
【００９６】
半導体チップ１２が搭載され、ボンディングワイヤ１２Ａが取り付けられたら、樹脂回路基板１３の各個片上の封止枠１４の上端部に上面封止板１５を接合する（Ｓ１５；図１２（Ｆ）参照）。この接合処理は、接合部分の気密性を確保するように、接着剤等の接続部材を用いて行われる。
【００９７】
最後に、集合基板上の各接続部を切断して、集合基板に一体形成された複数の半導体用パッケージ１０を個片毎に切り離す（Ｓ１６）。以上で、本実施形態に係る半導体用パッケージ１０の製造工程は終了となる。
【００９８】
［作用効果］
以上のような本実施形態に係る半導体用パッケージ１０が奏する作用・効果について説明する。
【００９９】
半導体用パッケージ１０の回路基板は、１枚の樹脂回路基板１３によって構成されている。この樹脂回路基板１３の半導体チップ１２搭載面の裏側の面には、アルミナセラミックス等の材料からなる平板部材１６が接合されている。すなわち、半導体用パッケージ１０においては、半導体チップ１２と平板部材１６とが、樹脂回路基板１３を介して間接的に接合された構成が採用されている。
【０１００】
平板部材１６の熱膨張係数は、２．６×１０−６〜７．５×１０−６（／℃）程度、特に３×１０−６〜７．５×１０−６（／℃）程度、すなわち半導体チップ１２の熱膨張係数（約３．５×１０−６（／℃））に近い値とされているので、平板部材１６は半導体チップ１２動作時に発生する熱を受けたときに半導体チップ１２と同程度の変形をする。そして、平板部材１６は半導体チップ１２搭載面の裏側に接合されていることから、平板部材１６と樹脂回路基板１３との接合面に作用する熱応力は、半導体チップ１２と樹脂回路基板１３との接合面に作用する熱応力をキャンセルするように働く。それにより、半導体チップ１２が発する熱を受けても樹脂回路基板１３が反ってしまうことはなく、信頼性の高い半導体用パッケージを提供することが可能となる。
【０１０１】
一方、半導体チップ１２が搭載される回路基板として樹脂回路基板１３を使用しているので、集合基板を用いて一度に複数の半導体用パッケージを形成することができ、生産効率の向上を図ることができる。
【０１０２】
このように、本実施形態に係る半導体用パッケージ１０によれば、回路基板の反りによる信頼性低下を防止できるとともに、高い生産効率を実現することが可能である。
【０１０３】
また、ヤング率の十分に大きな平板部材１６を使用すること、つまり変形しにくい材料からなる平板部材１６を用いることによっても、回路基板の反り防止効果を享受することができる。本実施形態においては、平板部材１６のヤング率として２３０×１０９（Ｎ／ｍ２）以上、たとえば２３０×１０９〜３５０×１０９（Ｎ／ｍ２）の範囲が採用されている。そして、このような平板部材１６と半導体チップ１２とで樹脂回路基板１３を挟み込んだ構成とすることにより、樹脂回路基板１３の反りを防止することができる。また、樹脂回路基板１３の複数の個片が一体形成された集合基板を用いて半導体用パッケージ１０を製造することで、良好な生産効率を達成することができる。
【０１０４】
本実施形態においては、平板部材１６の熱膨張係数及びヤング率のそれぞれを上述の好適な範囲内に設定することで、回路基板の反り防止効果を向上させているが、熱膨張係数及びヤング率のいずれか一方のみを当該範囲内に設定しても、回路基板の反りを効果的に防止することが可能である。
【０１０５】
〈第３の実施形態〉
［構成］
図１３は、本発明に係る半導体用パッケージの第３の実施の形態の構成の一例を表している。
【０１０６】
図１３に示す半導体用パッケージ１００は、半導体チップ１０２を気密封止するためのものであり、半導体チップ１０２が搭載される樹脂回路基板１０３と、この樹脂回路基板１０３上に接合された封止枠１０４と、この封止枠１０４の上端部に接合された上面封止板１０５と、樹脂回路基板１０３上に接着剤層１０７を介して接合された平板部材１０６とを含んで構成される。半導体チップ１０２は、平板部材１０６上に接着剤層１０８を介して接合されている。
【０１０７】
半導体チップ１０２は、第１、２の実施形態と同様に、３．５×１０−６（／℃）程度の熱膨張係数を有し、１８７×１０９（Ｎ／ｍ２）程度のヤング率を有する。
【０１０８】
樹脂回路基板１０３は、たとえばガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させて形成されたプリント配線基板によって構成され、１２×１０−６〜１６×１０−６（／℃）程度の熱膨張係数を有し、２２×１０９（Ｎ／ｍ２）程度のヤング率を有している。
【０１０９】
なお、図示は省略するが、樹脂回路基板１０３の下面側（平板部材１０６の接合面の裏側の面）には、電極ランドやはんだボール等が２次実装用の外部端子として形成されている。樹脂回路基板１０３は、本発明の「回路基板」の一例に相当するものである。
【０１１０】
また、半導体チップ１０２の上面には図示しない電極が形成されており、この電極と樹脂回路基板１０３上の電極（図示せず）とは、金などからなるボンディングワイヤ１０２Ａによって電気的に接続されている。樹脂回路基板１０３内部には、ボンディングワイヤ１０２Ａが接続された電極と外部端子とを接続する電気回路が形成されている。半導体チップ１０２は、このような電気回路を介してパッケージ外部と電気的に接続されている。
【０１１１】
封止枠１０４は、第１、２の実施形態と同様に、たとえば樹脂により形成された扁平な四角柱状の枠体からなり、搭載された半導体チップ１０２の周囲を取り囲むようにして、樹脂回路基板１０３上に樹脂接着剤等によって接合されている。また、上面封止板１０５は、たとえばガラスにより形成された平板状の部材からなり、樹脂回路基板１０３に対峙するようにして封止枠１０４の上端に樹脂接着剤等によって接合される。それにより、樹脂回路基板１０３上に搭載される半導体チップ１０２は、気密封止される。
【０１１２】
平板部材１０６は、たとえばアルミナセラミックス、窒化珪素セラミックス、炭化窒素セラミックスなどのセラミックス材料などにより形成されている。平板部材１０６は、半導体チップ１０２と同程度のサイズ（たとえば半導体チップ１０２よりも僅かに小さいサイズ）に形成されている。
【０１１３】
平板部材１０６としては、半導体チップ１０２と同等あるいはそれ以上の十分に大きなヤング率を有するものを使用する。たとえば、第１の実施形態の半導体搭載基板３Ｂなどと同様に、２３０×１０９（Ｎ／ｍ２）以上、特に２３０×１０９〜３５０×１０９（Ｎ／ｍ２）の範囲程度のヤング率を有する材料によって形成されたものを用いることができる。なお、本実施形態においては、平板部材１０６の熱膨張係数に関する限定は特にないが、たとえば半導体チップの熱膨張係数に近い値の熱膨張係数を有する材料を用いることができる。
【０１１４】
樹脂回路基板１０３と平板部材１０６とを接合する接着剤層１０７、及び、平板部材１０６と半導体チップ１０２とを接合する接着剤層１０８は、たとえば前述の半導体接合用接着剤により形成される。
【０１１５】
本実施形態の半導体用パッケージ１００を構成する部材の外形寸法（長手方向の長さ×短手方向の長さ×厚さ）は、たとえば、半導体チップ１０２が２０．０（ｍｍ）×２０．０（ｍｍ）×０．５（ｍｍ）、平板部材１０６が１９．５（ｍｍ）×１９．５（ｍｍ）×０．５（ｍｍ）、接着剤層１０７、１０８が１９．５（ｍｍ）×１９．５（ｍｍ）×０．０５（ｍｍ）、樹脂回路基板１０３が３０．０（ｍｍ）×３０．０（ｍｍ）×１．０（ｍｍ）などとされる。第１、２の実施形態の半導体用パッケージについても、これと同程度のサイズの部材を使用できる。なお、ここでは上面及び下面が正方形状の半導体チップ、平板部材、樹脂回路基板を用いているが、上面及び下面が長方形状のものを使用することができることは言うまでもない。
【０１１６】
［製造方法］
本実施形態に係る半導体用パッケージ１００は、たとえば次のようにして製造することができる。図１４は、半導体用パッケージ１００の製造工程の一例を示すフローチャートであり、図１５は、このフローチャートにしたがって形成される半導体用パッケージ１００の各個片の形態の推移を表している。
【０１１７】
半導体用パッケージ１００は、第２の実施形態と同様に、樹脂回路基板１０３の複数の個片が一体形成された集合基板を用いて製造される。樹脂回路基板１０３の各個片の所定位置には、ボンディングワイヤ１０２Ａを取り付ける電極になる電極パターン部１０３ａがあらかじめ形成されている（図１５（Ａ）参照）。
【０１１８】
まず、樹脂回路基板１０３の各個片上の所定位置に、平板部材１０６を半導体接合用接着剤によって接合する（Ｓ２１；図１５（Ｂ）参照）。このとき、樹脂回路基板１０３上に半導体接合用接着剤を塗布等により配置してから平板部材１０６を押圧して接合してもよいし、半導体接合用接着剤が塗布等された平板部材１０６を樹脂回路基板１０３に押圧して接合するようにしてもよい。樹脂回路基板１０３と平板部材１０６との接合部分には、この半導体接合用接着剤による接着剤層１０７が形成される。
【０１１９】
続いて、樹脂回路基板１０３の各個片の上面に封止枠１０４をそれぞれ接合する（Ｓ２２；図１５（Ｃ）参照）。この処理は、その接合部分の気密性を確保するように、たとえば樹脂接着剤などの接合部材を用いてなされる。
【０１２０】
次に、樹脂回路基板１０３の各個片の平板部材１０６上に、半導体チップ１０２を半導体接合用接着剤によって接合する（Ｓ２３；図１５（Ｄ）参照）。このとき、平板部材１０６上に半導体接合用接着剤を塗布等してから半導体チップ１０２を押圧して接合してもよいし、半導体接合用接着剤が塗布等された半導体チップ１０２を平板部材１０６に押圧して接合するようにしてもよい。半導体チップ１０２と平板部材１０６との接合部分には、この半導体接合用接着剤による接着剤層１０８が形成される。
【０１２１】
更に、ボンディングワイヤ１０２Ａの一端を半導体チップ１０２上の電極（図示せず）に接合するとともに、他端を樹脂回路基板１０３上の電極パターン部１０３ａ（電極）に接合する（Ｓ２４；図１５（Ｅ）参照）。
【０１２２】
半導体チップ１０２が搭載され、ボンディングワイヤ１０２Ａが取り付けられたら、樹脂回路基板１０３の各個片上の封止枠１０４の上端部に上面封止板１０５を接合する（Ｓ２５；図１５（Ｆ）参照）。この接合処理は、接合部分の気密性を確保するように、接着剤等の接続部材を用いて行われる。
【０１２３】
最後に、集合基板上の各接続部を切断して、集合基板に一体形成された複数の半導体用パッケージ１００を個片毎に切り離す（Ｓ２６）。以上で、本実施形態に係る半導体用パッケージ１００の製造工程は終了となる。
【０１２４】
［作用効果］
以上のような本実施形態に係る半導体用パッケージ１００が奏する作用・効果について説明する。
【０１２５】
半導体用パッケージ１００の回路基板は、１枚の樹脂回路基板１０３によって構成されている。この樹脂回路基板１０３上には平板部材１０６が接着剤層１０７を介して接合され、この平板部材１０６上には半導体チップ１０２が接着剤層１０８を介して接合されている。
【０１２６】
平板部材１０６は、２３０×１０９（Ｎ／ｍ２）以上、特に２３０×１０９〜３５０×１０９（Ｎ／ｍ２）の範囲の十分に大きなヤング率を有する変形しにくい材料から構成されている。したがって、樹脂回路基板１０３と平板部材１０６との熱膨張係数の差に起因する応力によって樹脂回路基板１０３が反ろうとしても、変形しにくい素材からなる平板部材１０６が樹脂回路基板１０３の反りを抑制するように作用するため、樹脂回路基板１０３の反りによる変形が防止される。
【０１２７】
一方、半導体チップ１０２が搭載される回路基板として樹脂回路基板１０３を使用しているので、集合基板を用いて一度に複数の半導体用パッケージを形成することができ、生産効率の向上を図ることができる。
【０１２８】
このように、本実施形態に係る半導体用パッケージ１００によれば、回路基板の反りによる信頼性低下を防止できるとともに、高い生産効率を実現することが可能である。
【０１２９】
なお、平板部材１０６や接着剤層１０７、１０８の材料や厚みを適宜選択することにより、樹脂回路基板１０３の反りや剥離を防止する効果の向上を図ることが望ましい。
【０１３０】
以上に詳述した構成は、本発明に係る半導体用パッケージ及びその製造方法を実施するための一例に過ぎないものであり、したがって、本発明の要旨の範囲内における任意の変形を適宜施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本発明に係る半導体用パッケージの第１の実施形態の構成の一例を表す概略図である。図１（Ａ）は半導体用パッケージの側方断面図を示し、図１（Ｂ）は半導体用パッケージの上面図を示す。
【図２】本発明に係る第１の実施形態の半導体用パッケージの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る第１の実施形態の半導体用パッケージの製造に用いられる集合基板の構成の一例を表す概略上面図である。
【図４】本発明に係る第１の実施形態の半導体用パッケージにおいて樹脂回路基板上に形成されている電極パターン部の構成の一例を表す概略図である。
【図５】本発明に係る第１の実施形態の半導体用パッケージにおいて半導体搭載基板上に形成されている電極パターン部の構成の一例を表す概略図である。
【図６】本発明に係る第１の実施形態の半導体用パッケージの製造工程（図２のフローチャート）にしたがって形成される半導体用パッケージの個片の概略形態の推移を表す側方断面図である。図６（Ａ）は、図２のフローチャートに示す製造工程にて使用される樹脂回路基板の個片の形態を表す。図６（Ｂ）は、図２のフローチャートのステップＳ１に対応する半導体用パッケージの個片の形態を示す。図６（Ｃ）は、図２のフローチャートのステップＳ２に対応する半導体用パッケージの個片の形態を示す。図６（Ｄ）は、図２のフローチャートのステップＳ３に対応する半導体用パッケージの個片の形態を示す。図６（Ｅ）は、図２のフローチャートのステップＳ４に対応する半導体用パッケージの個片の形態を示す。図６（Ｆ）は、図２のフローチャートのステップＳ５に対応する半導体用パッケージの個片の形態を示す。
【図７】本発明に係る第１の実施形態の半導体用パッケージにおけるボンディングワイヤの変形例の概略構成を表す側方断面図である。
【図８】本発明に係る第１の実施形態の半導体用パッケージにおいて樹脂回路基板上に形成される電極パターン部の構成の変形例を表す概略図である。
【図９】本発明に係る第１の実施形態の半導体用パッケージにおいて半導体搭載基板上に形成される電極パターン部の構成の変形例を表す概略図である。
【図１０】本発明に係る半導体用パッケージの第２の実施形態の構成の一例を表す概略側方断面図である。
【図１１】本発明に係る第２の実施形態の半導体用パッケージの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図１２】本発明に係る第２の実施形態の半導体用パッケージの製造工程（図１１のフローチャート）にしたがって形成される半導体用パッケージの個片の概略形態の推移を表す側方断面図である。図１２（Ａ）は、図１１のフローチャートに示す製造工程にて使用される樹脂回路基板の個片の形態を表す。図１２（Ｂ）は、図１１のフローチャートのステップＳ１１に対応する半導体用パッケージの個片の形態を示す。図１２（Ｃ）は、図１１のフローチャートのステップＳ１２に対応する半導体用パッケージの個片の形態を示す。図１２（Ｄ）は、図１１のフローチャートのステップＳ１３に対応する半導体用パッケージの個片の形態を示す。図１２（Ｅ）は、図１１のフローチャートのステップＳ１４に対応する半導体用パッケージの個片の形態を示す。図１２（Ｆ）は、図１１のフローチャートのステップＳ１５に対応する半導体用パッケージの個片の形態を示す。
【図１３】本発明に係る半導体用パッケージの第３の実施形態の構成の一例を表す概略側方断面図である。
【図１４】本発明に係る第３の実施形態の半導体用パッケージの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図１５】本発明に係る第３の実施形態の半導体用パッケージの製造工程（図１４のフローチャート）にしたがって形成される半導体用パッケージの個片の概略形態の推移を表す側方断面図である。図１５（Ａ）は、図１４のフローチャートに示す製造工程にて使用される樹脂回路基板の個片の形態を表す。図１５（Ｂ）は、図１４のフローチャートのステップＳ２１に対応する半導体用パッケージの個片の形態を示す。図１５（Ｃ）は、図１４のフローチャートのステップＳ２２に対応する半導体用パッケージの個片の形態を示す。図１５（Ｄ）は、図１４のフローチャートのステップＳ２３に対応する半導体用パッケージの個片の形態を示す。図１５（Ｅ）は、図１４のフローチャートのステップＳ２４に対応する半導体用パッケージの個片の形態を示す。図１５（Ｆ）は、図１４のフローチャートのステップＳ２５に対応する半導体用パッケージの個片の形態を示す。
【符号の説明】
【０１３２】
１、１′、１０、１００  半導体用パッケージ
２、１２、１０２  半導体チップ
２Ａ、２Ａ′、１２Ａ、１０２Ａ  ボンディングワイヤ
３  集合基板
３Ａ、１３、１０３  樹脂回路基板
３ａ  開口部
３ｂ  スリット部
３ｃ  接続部
３ｄ、３ｄ′、３ｅ、１３ａ、１０３ａ  電極パターン部
３ｄ″、３ｅ′  金属パターン部
３Ｂ  半導体搭載基板
３Ｃ  電極接合部
４、１４、１０４  封止枠
５、１５、１０５  上面封止板
１６、１０６  平板部材
１０７、１０８  接着剤層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2006245090.tif 000014
【図１３】
2006245090.tif 000015
【図１４】
2006245090.tif 000016
【図１５】
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